数据中心节能分析和节能技术简要总结

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数据中心的管理中,能耗管理一直是数据中心经理管理最难的一块,业务增加,机房内的设备增加,机房能耗持续升高,更高的能耗成本,如何节能增效成为管理者急迫需要解决的问题。

今天我们从能耗分布和节能技术分析,如何完成节能增效的管理目标。

一、数据中心能耗分析

数据中心能耗是指数据中心各种用能设备消耗的能源总和,能耗消耗主要包括:服务器,交换机,空调,配电,安防,照明等系统。据一些数据统计报告,数据中心能耗大致分布如下:

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从能耗分布图可以看出,服务器耗能占比高达46%。所谓枪打出头鸟,服务器能耗成为很多数据中心重点照顾的目标。虽然空调制冷能耗占比也很高,但是空调和服务器能耗存在一个关系,当服务器能耗降低的时候,空调能耗原则上也会同步降低。

二、数据中心能效指标

IT数据中心有多个能效指标衡量,我们主要介绍目前国内外数据中心均比较通用的PUE。

PUE(power usage effectiveness)电能利用效率,不论是服务器,空调,UPS,照明,消耗的能源主要都是电能。PUE的计算就是数据中心的总耗电/数据中心IT设备耗电。PUE=P(total)/P(it)。

PUE的计算目标实际上是找到数据中心的总电能中,具体多少是用到IT设备上的。

数据中心计算的PUE越大,表示数据中心为制冷和IT&制冷设备供电所消耗的电能越多。PUE的计算公式简单和易于统计,所以很多数据中心都采用这个指标来衡量。

三、降低数据中心能耗的措施

降低数据中心能耗,要从用电设计、供电设计、制冷设计等几个方面才能真正有效,我们简要罗列如下易于实现的措施进行:

1,服务器虚拟化

数据中心设备类型很多,但是真正占最大比例的耗电设备是服务器,如何提高服务器利用率,减少服务器数量成为关键措施之一。

虚拟化技术的诞生成为帮助数据中心降低耗能的重要技术,也是提高服务器真实利用率的重要技术。虚拟化技术已经足够成熟,且掌握难度也在持续降低。更多的数据中心都已经主要采用虚拟化技术应用,不仅降低的设备采购成本,也帮助减低IT工程师的工作loading。

2,提高空调系统能效水平

根据数据中心所在环境和气候变化,采用不同类型的空调系统,通过提高空调制冷的电机效率、换热频率、降低制冷系统的阻力。

3,减少冷量损耗

数据中心耗能,主要在于制冷损耗,合理规划数据中心内部的冷热气流,制定合适的送回风路线,热力均匀分布等。其中有几项降低冷耗的技术需要在数据中心设计之初提前规划:

3.1 冷热通道隔离技术

冷热通道隔离技术是利用冷热气流的独立隔离来减少冷量的损耗。有几种常见的做法:冷通道封闭,热通道开放;热通道封闭,冷通道开放;冷热通道全封闭。

3.2 定向供冷技术

这个主要是采用短距离精确送风来降低冷量的输送过程,减少冷量的流通过程中的损耗。可以合理的规划产生热量最高的设备距离供冷设备和制冷距离最短的位置。

3.3 液冷技术

液冷技术是降低冷耗最为显著的制冷技术,几乎可以达到零损耗的制冷效果。这种技术目前也很成熟,很多高端玩家配置的电脑就是采用该技术。其中在数据中心被认为未来主要发展技术的是侵泡式液冷技术,已经在很多大型数据中心广泛应用。

4,充分利用自然冷

这个被认为是最为有效的制冷方式,广义的自然冷可以理解为自然资源,包括风冷、水冷、地源冷。以及通过自然能源实现发电制冷的风力、水力、太阳能。想想把数据中心建在南北极,还需要空调制冷吗。

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5,热回收技术

这是一种新的节能设计理念。将数据中心产生的热能通过回收技术,再提供给办公区供暖就是一种热能回收利用。

四、电力系统节能

电力系统节能需要很多技术更新,主要可以参考数据中心电力系统组成:变压器节能,UPS节能,高压直流(需要IT设备支持),高压供电减少传输电力线路上的损耗,高压发电机等。

五、照明节能

数据中心采用光导管照明、LED照明,其中LED照明能源消耗可以降低比例达到40%-60%。并且自身产生的热量也会降低90%。

如用智能灯控系统,分区控制,按需照明,最小化产生照明能源消耗。

还有很多的节能技术,比如此前有数据中心将整个数据中心部署到靠近北极的海底,通过温度极低的海水对整个数据中心进行冷却,内部IT设备则采用侵泡式制冷。

人们的生活越来越离不开互联网,企业信息化、智能化也需要更多的算力和系统支撑,数据中心未来会越来越多,不论运营商的IDC,还是企业自建EDC,即便您的服务上云,仍然会在IDC产生更多的能耗。也相信还会有更多更先进的制冷技术和数据中心低能耗设计方案。

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